JP2001272858A - 現像装置、画像形成装置及び画像形成プロセスユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像ローラ上のトナーを摩擦帯電するための
接触部材を設ける必要がなく、ベタ画像を部分的に有す
る画像に続く低コントラスト画像における濃度ムラのな
い高品質トナー像を形成できる現像装置、プリンタ及び
画像形成プロセスユニットを提供する。 【解決手段】 トナーを担持する現像ローラ４０２と、
二成分現像剤１２を担持してトナー供給領域Ａ２に搬送
し、現像剤１２よりトナー１０のみを現像ローラ４０２
に供給する磁気ブラシローラ４０３とを備えた現像装置
において、現像ローラのトナーを担持していない表面が
該トナー供給領域Ａ２を１回通過したときに、現像ロー
ラ表面における単位面積当たりの最大担持量のトナーを
現像ローラ表面に供給して担持させるように、磁気ブラ
シローラ４０３によるトナー供給条件を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
ー、ＦＡＸなどの画像形成装置、該装置に用いる現像装
置及び画像形成プロセスユニットに係り、詳しくは、無
端移動可能な表面にトナーを担持し潜像担持体に対向す
る現像領域に搬送するトナー担持体と、トナーと磁性粒
子とを含む二成分現像剤を担持して該トナー担持体に対
向するトナー供給領域に搬送し、該二成分現像剤よりト
ナーのみを該トナー担持体に供給するトナー供給部材と
を有する現像装置、該現像装置を備えた画像形成装置及
び画像形成プロセスユニットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の画像形成装置に用いる現
像装置として、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤
を用いて潜像担持体上の静電潜像を現像する二成分現像
装置と、トナーを一成分現像剤として用いて潜像担持体
上の静電潜像を現像する一成分現像装置が知られてい
る。これらの現像装置のうち後者の一成分現像装置は、
構成が簡易で小型化できるというメリットを有してい
る。また、磁性粒子を用いないため、二成分現像剤の磁
気ブラシが潜像担持体へ当たる状態の影響で、静電潜像
に忠実でなく多少現像ムラが発生してしまう現象、いわ
ゆる磁気ブラシマークが発生しない。更に、二成分現像
装置に比して現像剤層が薄く、いわゆるエッジ効果と呼
ばれる現象も少ない。このため、一成分現像装置は、高
精細な画像の再現性に優れている。なかでも、非磁性一
成分現像剤を用いるものは、カラー化への対応が優れて
おり、高繊細なカラー画像を得る現像装置として適して
いる。

【０００３】しかしながら、通常の一成分現像装置で
は、トナー担持体上のトナーの帯電制御は該トナー担持
体に接触するブレードやトナー供給ローラ等の接触部材
による摩擦帯電で行われるため、トナーの帯電制御性の
高速化、高耐久化への対応が難しいという課題がある。
また、上記接触部材の加圧でトナー担持体上のトナーに
ストレスがかかってトナーフィルミングが起ったり、ト
ナー内に外添剤が入り込んだりすることにより、画質の
劣化を招くおそれがある。更に、トナー担持体と上記接
触部材との摩擦により両者が摩耗して現像特性が経時的
に変化するおそれもあった。これらの問題を解決するた
めに、上記従来のブレードやトナー供給ローラ等の接触
部材による摩擦帯電を用いないで、所定極性に帯電した
トナーをトナー担持体上に供給して担持させることが好
ましい。

【０００４】上記接触部材による摩擦帯電を用いないで
所定極性に帯電したトナーをトナー担持体上に供給して
担持させることができる現像装置として、二成分現像剤
からなる磁気ブラシを表面に形成したトナー供給部材を
用い、該トナー供給部材上の磁気ブラシよりトナーのみ
をトナー担持体に供給して担持させる現像装置が提案さ
れている（例えば、特開昭５６−４０８６２号公報、特
開昭５９−１７２６６２号公報参照）。これらの現像装
置では、トナー供給部材（磁気ローラー、磁気ブラシ形
成体）上に二成分現像剤を担持して磁気ブラシを形成す
る。この磁気ブラシ中のトナーは磁性粒子との摩擦によ
り所定極性に帯電される。そして、このトナー供給部材
上の磁気ブラシから所定極性に帯電されたトナーのみ
が、トナー担持体（現像ローラ、トナー層保持体）上に
移動して担持される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開昭
５６−４０８６２号公報等に記載されているように、ト
ナー供給部材に形成した磁気ブラシからトナーのみがト
ナー担持体上に供給される現像装置を用いて、ベタ画像
と低コントラスト画像とを連続して現像するとき、本来
均一な濃度となるべき該低コントラスト画像に濃度ムラ
が発生する場合があった。具体的には、図１６に示すよ
うに、上記現像装置で現像する潜像担持体表面の潜像
が、幅方向（表面移動方向と直交する方向）にベタ画像
３００ａ及び白画像３００ｂを並べて形成した先行画像
部３００と、該先行画像部に続く全幅に形成された低コ
ントラストの後続画像部３０１とにより構成されている
場合に、上記濃度ムラが発生する。図１６において、上
記先行画像部３００のベタ画像３００ａの現像によりト
ナー担持体上の該ベタ画像に対応する部分のトナーが多
量に使用されるため、低コントラストの後続画像部３０
１のうち該ベタ画像３００ａに続いて現像される部分３
０１ａに画像濃度不足が発生し、他の部分３０１ｂとの
間に濃度差が生じてしまう。その結果、本来均一な画像
濃度であるべき低コントラストの後続画像部３０１に濃
度ムラが発生する。なお、上記図１６の例では、上記潜
像担持体の幅方向における一部にベタ画像が形成されて
いる場合における低コントラスト画像上の濃度ムラにつ
いて示したが、この濃度ムラは、上記先行画像部におけ
るベタ画像の形成位置に関係することなく、上記先行画
像部の一部にベタ画像を有していれば発生するおそれが
ある。

【０００６】そこで、本発明者らが上記低コントラスト
画像における濃度ムラの原因について実験等により調べ
たところ、上記ベタ画像の現像でトナーが多量に消費さ
れたトナー担持体表面部分に対して、トナー供給部材か
らのトナー供給が間に合わず、トナー担持量が部分的に
不足することが、上記低コントラスト画像での濃度ムラ
の原因であることがわかった。

【０００７】本発明は以上の背景のもとでなされたもの
であり、その目的は、トナー担持体上のトナーを摩擦帯
電するための接触部材を設ける必要がなく、しかもベタ
画像を部分的に有する画像に続いて画像濃度が均一な低
コントラスト画像を現像する場合でも、該低コントラス
ト画像における濃度ムラのない高品質のトナー像を形成
することができる現像装置、該現像装置を備えた画像形
成装置及び画像形成プロセスユニットを提供することで
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、請求項１の発明は、無端移動可能な表面にト
ナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に搬送する
トナー担持体と、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像
剤を担持して該トナー担持体に対向するトナー供給領域
に搬送し、該二成分現像剤よりトナーのみを該トナー担
持体に供給するトナー供給部材とを備えた現像装置にお
いて、該トナー担持体のトナーを担持していない表面が
該トナー供給領域を１回通過したときに、該トナー担持
体表面における単位面積当たりの最大担持量のトナーを
該トナー担持体表面に供給して担持させるように、該ト
ナー供給部材によるトナー供給条件を設定したことを特
徴とするものである。

【０００９】ここで、上記トナー担持体表面における単
位面積当たりの「最大担持量」とは、表面にトナーを担
持していないトナー担持体を回転させていった場合に、
ある有限の回転数でトナー担持体表面におけるトナーの
単位面積当たりの担持量が最大値をとるようなトナー担
持特性を示すときの該最大値をいう。例えば、図１７中
の曲線Ｃ１に示すように、トナー担持体がある一定の回
転数だけ回転したときに該トナー担持体表面の単位面積
当たりのトナー担持量が飽和するような飽和特性を示す
場合は、その飽和担持量（図中の「Ａsat」で示した
量）が、上記「最大担持量」となる。また、図１７中の
曲線Ｃ２に示すように、トナー担持体がある一定の回転
数だけ回転したときに該トナー担持体表面の単位面積当
たりのトナー担持量がピークとなり、その後の回転では
トナー担持量が若干減少するような特性を示す場合は、
そのピークのときの担持量（図中の「Ａpeak」で示した
量）が、上記「最大担持量」となる。

【００１０】請求項１の現像装置では、トナー供給部材
に担持された二成分現像剤は、トナー担持体に対向する
トナー供給領域に搬送される。このトナー供給領域で、
トナー供給部材の該現像剤よりトナーのみがトナー担持
体に供給され担持される。このトナーの供給は、トナー
担持体のトナーを担持していない表面が該トナー供給領
域を１回通過したときに、該トナー担持体表面における
単位面積当たりの最大担持量のトナーを該トナー担持体
表面に供給して担持するように行われる。よって、トナ
ー担持体の表面のうち部分的なベタ画像の現像でトナー
を多量に消費する部分があったとしても、該多量の消費
があった部分に対して十分な量のトナーを供給して担持
させることができる。したがって、ベタ画像を部分的に
有する画像に続いて画像濃度が均一な低コントラスト画
像を現像する場合でも、該低コントラスト画像に濃度ム
ラが生じない。

【００１１】請求項２の発明は、無端移動可能な表面に
トナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に搬送す
るトナー担持体と、トナーと磁性粒子とを含む二成分現
像剤を担持して該トナー担持体に対向するトナー供給領
域に搬送し、該二成分現像剤よりトナーのみを該トナー
担持体に供給するトナー供給部材とを備えた現像装置に
おいて、該トナー担持体のトナーを担持していない表面
が該トナー供給領域を１回通過したときに、該トナー担
持体表面における単位面積当たりのトナー担持量が目標
量の−３０〜＋３０％の範囲に入るように、該トナー供
給部材によるトナー供給条件を設定したことを特徴とす
るものである。

【００１２】請求項２の現像装置では、トナー担持体の
トナーを担持していない表面がトナー供給領域を１回通
過したときに、該トナー担持体表面における単位面積当
たりのトナー担持量が目標量の−３０〜＋３０％の範囲
に入るように、該トナー担持体にトナーを供給する。こ
のトナー供給により、トナー担持体の表面のうち部分的
なベタ画像の現像でトナーを多量に消費する部分があっ
たとしても、該多量の消費があった部分に対して十分な
量のトナーを供給して担持させることができる。従っ
て、該ベタ画像に続いて低コントラスト画像を現像する
場合でも該低コントラスト画像における残像率を２％以
下に抑えることができる。

【００１３】ここで、上記「残像率Ｒ」は、ベタ画像及
び白画像の直後に２ｂｙ２のドットパターンからなる低
コントラスト画像を形成し、該低コントラスト画像のベ
タ画像直後の部分の画像濃度をＩＤ_Ａとし、白画像直後
の部分の画像濃度をＩＤ_Ｂとしたとき、次式で定義され
たものである。

【００１４】

【数１】Ｒ＝｛（ＩＤ_Ａ−ＩＤ_Ｂ）／（ＩＤ_Ａ＋Ｉ
Ｄ_Ｂ）｝×１００ ［％］

【００１５】請求項３の発明は、無端移動可能な表面に
トナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に搬送す
るトナー担持体と、トナーと磁性粒子とを含む二成分現
像剤を担持して該トナー担持体に対向するトナー供給領
域に搬送し、該二成分現像剤よりトナーのみを該トナー
担持体に供給するトナー供給部材とを備えた現像装置に
おいて、該トナー担持体のトナーを担持していない表面
が該トナー供給領域を１回通過したときに、該トナー担
持体表面における単位面積当たりのトナー担持量が０．
３５〜０．７［ｍｇ／ｃｍ^２］になるように、該トナー
供給部材によるトナー供給条件を設定したことを特徴と
するものである。

【００１６】請求項３の現像装置では、トナー担持体の
トナーを担持していない表面がトナー供給領域を１回通
過したときに、該トナー担持体表面における単位面積当
たりのトナー担持量が０．３５〜０．７［ｍｇ／ｃ
ｍ^２］になるように、該トナー担持体にトナーを供給す
る。このトナー供給により、トナー担持体の表面のうち
部分的なベタ画像の現像でトナーを多量に消費する部分
があったとしても、該多量の消費があった部分に対して
十分な量のトナーを供給して担持させることができる。

【００１７】請求項４の発明は、画像を構成する画素の
うちのトナーを付着させるトナー付着画素の単位面積当
たりの密度により該画像の階調を表現するように潜像担
持体に形成された潜像の該トナー付着画素を現像する請
求項１、２又は３の現像装置であって、上記トナー担持
体におけるトナーの単位面積当たりの最大担持量を、上
記潜像担持体の潜像に吸引されて付着し得る単位面積当
たりの最大トナー付着量よりも小さくしたことを特徴と
するものである。

【００１８】請求項４の現像装置では、トナー担持体に
おけるトナーの単位面積当たりの最大担持量が、潜像担
持体の潜像に吸引されて付着し得る単位面積当たりの最
大トナー付着量よりも小さいので、該潜像に対する飽和
現像を確実に行うことができる。しかも、前述のように
ベタ画像を現像した後でもトナー担持体上のトナー担持
量が不足することがない。

【００１９】請求項５の発明は、画像を構成する画素の
うちのトナーを付着させるトナー付着画素の単位面積当
たりの密度により該画像の階調を表現するように潜像担
持体に形成された潜像の該トナー付着画素を現像する請
求項１、２又は３の現像装置であって、上記潜像担持体
に形成された潜像のトナー付着画素が上記現像領域を通
過しているときに上記トナー担持体上のトナーのうち該
トナー付着画素に対向している部分のトナーが全て該ト
ナー付着画素の現像に用いられるように、現像条件を設
定したことを特徴とするものである。

【００２０】請求項５の現像装置では、潜像担持体に形
成された潜像のトナー付着画素が現像領域を通過してい
るときにトナー担持体上のトナーのうち該トナー付着画
素に対向している部分のトナーが全て該トナー付着画素
の現像に用いることにより、該潜像に対する飽和現像を
確実に行うことができる。しかも、前述のようにベタ画
像を現像した後でもトナー担持体上のトナー担持量が不
足することがない。

【００２１】請求項６の現像装置では、無端移動可能な
表面にトナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に
搬送するトナー担持体と、トナーと磁性粒子とを含む二
成分現像剤を担持して該トナー担持体に対向するトナー
供給領域に搬送し、該二成分現像剤よりトナーのみを該
トナー担持体に供給するトナー供給部材とを備えた現像
装置において、該トナー担持体のトナーを担持していな
い表面が該トナー供給領域を１回通過したときの該表面
における単位面積当たりのトナー担持量が、上記潜像担
持体の潜像に吸引されて付着し得る単位面積当たりの最
大トナー付着量よりも多くなるように、該トナー供給部
材によるトナー供給条件を設定したことを特徴とするも
のである。

【００２２】請求項６の現像装置では、トナー担持体の
トナーを担持していない表面がトナー供給領域を１回通
過したときの該表面における単位面積当たりのトナー担
持量が、潜像担持体の潜像に吸引されて付着し得る単位
面積当たりの最大トナー付着量よりも多くなるように、
該トナー担持体にトナーを供給する。このトナー供給に
より、トナー担持体の表面のうち部分的なベタ画像の現
像でトナーを多量に消費する部分があったとしても、該
潜像担持体上の潜像に対して上記最大トナー付着量のト
ナーを付着させることができる。

【００２３】請求項７の発明は、無端移動可能な表面に
トナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に搬送す
るトナー担持体と、トナーと磁性粒子とを含む二成分現
像剤を担持して該トナー担持体に対向するトナー供給領
域に搬送し、該二成分現像剤よりトナーのみを該トナー
担持体に供給するトナー供給部材とを備えた現像装置に
おいて、上記トナー供給部材として、磁石部材を内蔵し
た回転可能なスリーブを用い、上記トナー供給領域にお
ける上記トナー担持体の表面移動方向と該スリーブの表
面移動方向とを逆方向にし、上記二成分現像剤の磁性粒
子のダイナミック抵抗が１０^８Ω以下であり、上記トナ
ー担持体に印加する現像バイアスと上記トナー供給部材
に印加するトナー供給バイアスとの電位差が７０Ｖ以上
であり、該トナー担持体に対する該スリーブの線速比が
２倍以上である条件下で、上記トナー供給部材上に形成
される二成分現像剤からなる磁気ブラシにおけるトナー
による磁性粒子の被覆率を、３６％以上に設定したこと
を特徴とするものである。

【００２４】ここで、上記磁性粒子の「ダイナミック抵
抗」は、後述の図９の測定システムを用いて測定したも
のである。また、上記「被覆率」は、二成分現像剤のト
ナー濃度（トナーの磁性粒子に対する重量比）ＴＣ［ｗ
ｔ％］、トナーの粒子半径ｒ［μm］、磁性粒子の半径
Ｒ［μm］、トナーの真比重ρｒ及び磁性粒子の真比重
ρｃ用いて、次式により求めたものである。ただし、磁
性粒子を被覆するトナーは１層であると仮定している。

【００２５】

【数２】

【００２６】請求項７の現像装置では、上記磁性粒子の
ダイナミック抵抗などの条件下で、上記トナーによる磁
性粒子の被覆率を３６％以上に設定することにより、上
記トナー担持体と該トナー供給部材上のトナーとの接触
確率を増加させている。これにより、該トナー供給部材
によるトナー供給能力が高まり、ベタ画像の現像でトナ
ー担持体上のトナーが多量に消費されても、該トナー担
持体上のトナー担持量を速やかに回復することができ
る。

【００２７】請求項８の発明は、無端移動可能な表面に
トナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に搬送す
るトナー担持体と、トナーと磁性粒子とを含む二成分現
像剤を担持して該トナー担持体に対向するトナー供給領
域に搬送し、該二成分現像剤よりトナーのみを該トナー
担持体に供給するトナー供給部材とを備えた現像装置に
おいて、上記トナー供給部材として、磁石部材を内蔵し
た回転可能なスリーブを用い、上記トナー供給領域にお
ける上記トナー担持体の表面移動方向と該スリーブの表
面移動方向とを逆方向にし、上記二成分現像剤のトナー
濃度が５ｗｔ％以上であり、該二成分現像剤の磁性粒子
のダイナミック抵抗が１０^８Ω以下であり、上記トナー
担持体に印加する現像バイアスと上記トナー供給部材に
印加するトナー供給バイアスとの電位差が７０Ｖ以上で
ある条件下で、該トナー担持体に対する該スリーブの線
速比を、２．５倍以上に設定したことを特徴とするもの
である。

【００２８】請求項８の現像装置では、上記二成分現像
剤のトナー濃度などの条件下で、上記トナー担持体に対
する上記トナー供給部材のスリーブの線速比を２．５倍
以上に設定することにより、上記トナー担持体と該トナ
ー供給部材上のトナーとの接触確率を増加させている。
これにより、該トナー供給部材によるトナー供給能力が
高まり、ベタ画像の現像でトナー担持体上のトナーが多
量に消費されても、該トナー担持体上のトナー担持量を
速やかに回復することができる。

【００２９】請求項９の発明は、無端移動可能な表面に
トナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に搬送す
るトナー担持体と、トナーと磁性粒子とを含む二成分現
像剤を担持して該トナー担持体に対向するトナー供給領
域に搬送し、該二成分現像剤よりトナーのみを該トナー
担持体に供給するトナー供給部材とを備えた現像装置に
おいて、上記トナー供給部材として、磁石部材を内蔵し
た回転可能なスリーブを用い、上記トナー供給領域にお
ける上記トナー担持体の表面移動方向と該スリーブの表
面移動方向とを逆方向にし、上記二成分現像剤のトナー
濃度が５ｗｔ％以上であり、上記トナー担持体に印加す
る現像バイアスと上記トナー供給部材に印加するトナー
供給バイアスとの電位差が７０Ｖ以上であり、該トナー
担持体に対する該スリーブの線速比が２倍以上である条
件下で、該トナー供給部材に担持される二成分現像剤中
の磁性粒子のダイナミック抵抗を、１０^３Ω以下に設定
したことを特徴とするものである。

【００３０】請求項９の現像装置では、上記二成分現像
剤のトナー濃度などの条件下で、二成分現像剤中の磁性
粒子のダイナミック抵抗を１０^３Ω以下に設定すること
により、現像剤の誘電率を高め、上記トナー供給領域に
おいてトナーを上記トナー担持体側に移動させる向きの
供給電界を強める。これにより、上記トナー供給部材に
よるトナー供給能力が高まり、ベタ画像の現像でトナー
担持体上のトナーが多量に消費されても、該トナー担持
体上のトナー担持量を速やかに回復することができる。

【００３１】請求項１０の発明は、請求項７、８又は９
の現像装置において、上記現像バイアスと上記トナー供
給バイアスとの電位差の絶対値を、１５０Ｖ以下に設定
したことを特徴とするものである。

【００３２】請求項１０の現像装置では、上記現像バイ
アスと上記トナー供給バイアスとの電位差の絶対値を１
５０Ｖ以下に設定し、未現像時において上記トナー担持
体上に過剰なトナーが担持されないようにする。このよ
うに該トナー担持体上の過剰なトナー担持を抑えて適正
量以下にしておくことにより、上記ベタ画像の現像で多
量のトナーが消費されても、該トナー担持体上のトナー
担持量を速やかに回復することができる。

【００３３】請求項１１の発明は、潜像担持体と、該潜
像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持
体上の潜像を現像してトナー像とする現像装置と、該潜
像担持体上の該トナー像を転写材に転写する転写手段と
を備えた画像形成装置であって、該現像装置として、請
求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の現
像装置を用いたことを特徴とするものである。

【００３４】請求項１２の発明は、潜像担持体と、該潜
像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持
体上の潜像を現像してトナー像とする現像装置と、該潜
像担持体上のトナー像が転写される中間転写体と、該潜
像担持体上のトナー像を該中間転写体に転写する１次転
写装置と、該中間転写体上のトナー像を転写材に転写す
る２次転写装置とを備えた画像形成装置であって、該現
像装置として、請求項１、２、３、４、５、６、７、
８、９又は１０の現像装置を用いたことを特徴とするも
のである。

【００３５】請求項１３の発明は、潜像担持体と、該潜
像担持体の表面を一様帯電する帯電装置と、該潜像担持
体上の潜像を現像してトナー像とする現像装置とを、画
像形成装置に対して着脱可能に一体構造物として構成し
た画像形成プロセスユニットであって、該現像装置とし
て、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１
０の現像装置を用いたことを特徴とするものである。

【００３６】請求項１１及び１２の画像形成装置並びに
請求項１３の画像形成プロセスユニットでは、トナー担
持体上に適正な量で担持されたトナーを用いて潜像担持
体上の潜像を現像できるので、ベタ画像を部分的に有す
る画像の直後に低コントラスト画像を現像する場合で
も、濃度差のない高品質の画像を安定して得ることがで
きる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、画像形成装置と
しての電子写真式レーザプリンタ（以下「プリンタ」と
いう。）及び該プリンタに用いる現像装置に適用した実
施形態について説明する。まず、図１を用いて、本実施
形態に係るプリンタの全体の概略構成について説明す
る。このプリンタは、潜像担持体としてのドラム状の感
光体１の周辺に、感光体１の表面を一様帯電する帯電装
置２、画像情報に基づいて変調されたレーザー光線等を
感光体１に照射する露光装置３、感光体１に形成された
静電潜像に対し現像ローラ４０２上の帯電トナーを付着
させることでトナー像を形成する現像装置４、感光体１
上に形成されたトナー像を転写材としての転写紙２０に
転写する転写装置５、転写後に感光体１上に残ったトナ
ーを除去するクリーニング装置６等が順に配設されてい
る。また、感光体１上に静電潜像を形成する潜像形成手
段は、上記帯電装置２及び露光装置３により構成されて
いる。また、図示しない給紙トレイ等から転写紙を給紙
・搬送する図示しない給紙搬送装置と、転写装置５で転
写されたトナー像を転写紙２０に定着する図示しない定
着装置とが備えられている。

【００３８】なお、上記プリンタを構成する複数の装置
の一部は、プリンタ本体に対して着脱可能に一体構造物
（ユニット）として構成してもよい。例えば、図２に示
すように、感光体１と帯電装置２と現像装置４とクリー
ニング装置６とを、プリンタ本体に対して着脱可能に、
一体構造物である画像形成プロセスユニット５０として
構成してもよい。

【００３９】上記構成のプリンタにおいて、矢印ａ方向
に回転する感光体１の表面は、帯電装置２で一様帯電さ
れた後、画像情報に基づいて変調されたレーザー光線が
感光体軸方向にスキャンされて照射される。これによ
り、感光体１上に静電潜像が形成される。感光体１上に
形成された静電潜像は、現像領域Ａ１において、現像装
置４により帯電したトナーを付着させることで現像さ
れ、トナー像となる。一方、転写紙２０は図示しない給
紙搬送装置で給紙・搬送され、レジストローラ７により
所定のタイミングで感光体１と転写装置５とが対向する
転写部に送出・搬送される。そして転写装置５により、
転写紙２０に感光体１上のトナー像とは逆極性の電荷を
付与することで、感光体１上に形成されたトナー像が転
写紙２０に転写される。次いで、転写紙２０は、感光体
１から分離され、図示しない定着装置に送られ、該定着
装置でトナー像が定着された転写紙２０が出力される。
転写装置５でトナー像が転写された後の感光体１の表面
は、クリーニング装置６でクリーニングされ、感光体１
上に残ったトナーが除去される。

【００４０】次に、本実施形態における感光体１の構成
及び感光体上の潜像形成について詳しく説明する。上記
感光体１はアルミ等の素管に感光性を有する無機又は有
機感光体を塗布し、感光層を形成したものであるが、厚
みの比較的薄いポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ニッケル
等に感光層を形成したベルト感光体を使用することも可
能である。なお、本実施形態では負極性に一様帯電する
感光体１を使用しているが、必要に応じて正極性に一様
帯電する感光体を使用してもよい。また、本実施形態の
感光体１の直径は５０ｍｍであり、線速２００ｍｍ／ｓ
ｅｃで回転駆動している。

【００４１】本実施形態のプリンタでは、従来の光書き
込み系に対してビームスポット径を小さくして且つ書き
込みエネルギーを増加した条件になるように、露光装置
３における光書き込み条件を設定している。

【００４２】ここでは、上記光書き込み条件を、感光体
１の微分感度Ｓというパラメータを用いて説明する。こ
の微分感度Ｓは、露光装置３が照射する光ビームと同等
の波長の光ビームで感光体１を均一露光したときに得ら
れる感光体１の表面電位Ｖ（Ｅ）と露光量Ｅとの関係で
定義される。具体的には、感光体１をある露光量Ｅで露
光し、ここから露光量Ｅを微小な値ΔＥだけ増やしたと
きの感光体表面電位をＶ（Ｅ＋ΔＥ）とした場合、微分
感度Ｓは、次式で定義される。

【００４３】

【数３】Ｓ＝｜Ｖ（Ｅ＋ΔＥ）−Ｖ（Ｅ）｜／ΔＥ

【００４４】一般に、微分感度Ｓは露光量Ｅが増加する
に従い低減する。「微分感度を十分小さくする値」とい
うのは、求める安定性を得るのに十分な感光体１の減衰
特性の領域を使用することができるような露光量の値を
意味する。この場合の「求める安定性」というのは、画
像を構成する画素のうちのトナーを付着させるトナー付
着画素の単位面積当たりの密度により該画像の階調を表
現する２値プロセスにおいて、均一なドット径及び所定
の現像濃度を有した複数のドット画像を形成できること
であり、それが経時的に大きな変化をしないことであ
る。ところが、感光体１の経時劣化に伴う露光後電位の
上昇で現像濃度不足が生じることがある。そこで、この
ような画像品質を低下させないような露光後電位にする
ための露光量の値が「微分感度を十分に小さくする値」
であり、例えば感光層の微分感度Ｓがその最大値の１／
３以下の値にすることである。また、現像条件の観点か
らは、上記２値プロセスにおいて均一なドット径及び所
定の現像濃度を有した複数のドット画像を形成するため
に、感光体１の静電潜像を飽和現像することが好まし
い。

【００４５】図３は、本実施形態における感光体１の感
光層１ｔの構成を示したものである。感光層１ｔは電荷
発生層１ａと電荷輸送層１ｂとにより構成され、全体の
膜厚ＴＰが１３μｍとなっている。そして、感光層１ｔ
の膜厚ＴＰと光ビームの露光径Ｄｂとは、次式の関係を
満足するように設定されている。

【００４６】

【数４】２ＴＰ<Ｄｂ<８ＴＰ

【００４７】ここで、光ビームの露光径Ｄｂは、感光体
１の表面座標を（ｘ、ｙ）としたとき、感光体１上での
光ビームのエネルギー分布Ｐ（ｘ、ｙ、ｔ）［Ｗ／
ｍ^２］を露光時間で積分した値として定義される次式の
露光量分布Ｅ（ｘ、ｙ）［Ｊ／ｍ ^２］のピーク値より１
／ｅ^２での最小直径として定義される。

【数５】Ｅ（ｘ、ｙ）＝∫Ｐ（ｘ、ｙ、ｔ）ｄｔ

【００４８】図４は、感光体１上での露光量分布の説明
図である。本実施形態では、１画素分の静電潜像を感光
体１に形成するために、副走査方向に約２０μｍだけ露
光すると、露光量分布における光ビームの露光径は、図
４に示すように主走査方向及び副走査方向共に約３８μ
ｍとなる。つまり、主副走査方向とも、近似的に３８μ
ｍのガウス分布を示す。従って、露光量分布のピーク値
より１／ｅ^２での最小値径として定義される光ビームの
露光径Ｄｂは３８μｍである。

【００４９】図５は、露光量に対する感光体１の表面電
位の減衰特性を測定した実験結果を示すグラフである。
図５中の記号「◆」が実測データであり、記号「■」、
「△」及びそれらを結ぶ破線は微分感度を説明するため
にプロットしたものである。各破線の傾きが微分感度と
なる。本実施形態における露光装置３は、その光ビーム
の波長が６７０ｎｍであり、露光パワーが感光体１の表
面で０．２３ｍＷになるように調節されている。これに
より、露光量分布のピーク値での露光量、つまり、露光
径Ｄｂ内での最大露光量が、感光層１ｔの微分感度を十
分に小さくする値となる。

【００５０】図５に示す感光体１の表面電位の減衰特性
では、最大微分感度が２８［Ｖ・ｍ ^２／ｍＪ］であり、
その１／３以下の微分感度Ｓに対応する露光量Ｅが微分
感度を十分に小さくする値である。参考までに述べる
と、図５の感光体１の減衰特性では、露光量分布のピー
ク値（ピーク露光量）の露光量Ｅが２０［ｍＪ／ｍ^２］
であり、これに対応する微分感度Ｓは５［Ｖ・ｍ^２／ｍ
Ｊ］である。従って最大微分感度の約１／５となってい
る。

【００５１】また、本実施形態においては現像ローラ４
０２の体積固有抵抗は１０^３Ω・ｃｍであり、従来の一
成分現像装置と比較して低い値である。そのため、現像
特性におけるγ曲線（現像ポテンシャルに対する現像
量）をみると、図６の曲線Ｃ１で示すようにその立ち上
がり部の傾きが大きく、比較的低電位でも現像しやすく
すぐに飽和してしまう。図６中の曲線Ｃ２は、比較例と
して示した従来の一成分現像装置におけるγ曲線であ
る。図６の曲線Ｃ１に示すような急峻な立ち上がりを示
す現像特性を有する現像ローラ４０２を用いることは、
現像ローラ４０２上のトナー担持量を一定にしてベタ画
像で該現像ローラ４０２上の全量のトナーを現像するの
は比較的容易ではある。しかし、小径ドットを形成する
には従来の感光体及び書き込みの諸条件では微分感度が
十分下がらない場合は現像量の変化が生じやすい。その
結果、ドット径の変動が見られるが、本実施形態では上
記潜像形成条件が１／ｅ^２で規定される潜像ドット径の
部分で十分、微分感度が下がっているので均一なドット
径及び現像濃度のドット画像を形成できる。

【００５２】次に、現像装置４の構成について詳しく説
明する。図７に示すように、現像装置４のケーシング４
０１の内部には、感光体１側から、トナー担持体として
の現像ローラ４０２、トナー供給部材としての磁気ブラ
シローラ4０３、攪拌・搬送部材４０４、４０５が配設
されている。ケーシング４０１内のトナー１０と磁性粒
子１１とを含む二成分現像剤（以下「現像剤」とい
う。）１２は、攪拌・搬送部材４０４、４０５で攪拌さ
れ、その一部が、磁気ブラシローラ４０３上に担持され
る。磁気ブラシローラ4０３上の現像剤１２は、現像剤
規制部材としての規制ブレード４０６で層厚が規制され
た後、トナー供給領域Ａ２で現像ローラ４０２に接触す
る。このトナー供給領域Ａ２で磁気ブラシローラ４０３
上の現像剤１２よりトナー１０のみ分離されて現像ロー
ラ４０２に供給される。

【００５３】本実施形態の現像装置では、アルミ素管を
ベースとした剛体のドラム状の感光体１を用いているの
で、現像ローラ４０２はゴム材料が良好で、硬度は１０
〜７０°（ＪＩＳ−Ａ）の範囲が良好である。また、現
像ローラ４０２の直径は１０〜３０ｍｍが好適である。
本実施形態では直径１６ｍｍのものを用いた。また、現
像ローラ４０２の表面は適宜あらして粗さＲｚ（十点平
均粗さ）を１〜４μｍとした。この表面粗さＲｚの範囲
は、トナー１０の体積平均粒径に対して１３〜８０%と
なり、現像ローラ４０２の表面に埋没することなくトナ
ー１０が搬送される範囲である。ここで、現像ローラ４
０２のゴム材料として使用できるものとしてシリコン、
ブタジエン、ＮＢＲ、ヒドリン、ＥＰＤＭ等を挙げるこ
とができる。また、いわゆるベルト感光体を使用した場
合には現像ローラ４０２の硬度は低くする必要がないの
で、金属ローラ等も使用可能である。また、上記現像ロ
ーラ４０２の表面には、経時品質を安定化させるために
適宜コ−ト材料を被覆することが有好である。また、本
実施形態における現像ローラ４０２の機能はトナーを担
持するためだけのものであり、従来の一成分現像装置の
ようにトナー１０と現像ローラ４０２との摩擦帯電によ
るトナー１０への帯電電荷付与の必要がないために、現
像ローラ４０２は電気抵抗、表面性、硬度と寸法精度を
満たせば良く、材料の選択幅は格段に増えることとな
る。

【００５４】上記現像ローラ４０２の表層コート材料
は、帯電がトナー１０と逆極性でも良いし、トナーを所
望の極性に摩擦帯電する機能を持たせない場合は同極性
でも良い。前者の表層コート材料としては、シリコン、
アクリル、ポリウレタン等の樹脂、ゴムを含有する材料
を挙げることができる。また後者の表層コート材料とし
ては、フッ素を含有する材料を挙げることができる。フ
ッ素を含んだいわゆるテフロン（登録商標）系材料は表
面エネルギーが低く、離型性が優れるため、経時におけ
るトナーフィルミングが極めて発生しにくい。また、上
記表層コート材料に用いることができる一般的な樹脂材
料として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、
テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニール
エーテル（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサ
フルオロプロピレン重合体（ＦＥＰ）、ポリクロロトリ
フルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチ
レン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、クロロトリフル
オロエチレン・エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリ
ビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリビニルフル
オライド（ＰＶＦ）等を挙げることができる。これに導
電性を得るために適宜カ−ボンブラック等の導電性材料
を含有させることが多い。更に均一に現像ローラ４０２
にコートできるように、他の樹脂を混ぜ合わせることも
ある。電気抵抗に関してはコート層を含めてバルクの体
積抵抗率を設定するもので、１０^３〜１０^８Ω・ｃｍに
設定できるようにベース層の抵抗と調整を行う。本実施
形態で使用するベース層の体積抵抗率は１０^３〜１０^５
Ω・ｃｍなので、表層の体積抵抗率は少し高めに設定す
ることがある。

【００５５】上記現像ローラ４０２の表面部の体積抵抗
率は、図８（ａ）及び（ｂ）に示す方法で測定したもの
である。まず、測定対象の現像ローラ４０２を、接地さ
れた導電性のベース板３００上にセットし、現像ローラ
４０２の芯金（回転軸）４０２ａの両端にそれぞれにＦ
＝４．９Ｎ（＝５００ｇｆ）の荷重をかけ、全体でＦ＝
９．８Ｎ（１ｋｇｆ）の荷重をかける。これにより、図
８（ｂ）に示すようにベース板３００との間にニップＷ
を形成する。現像ローラ４０２の芯金４０２ａには、電
流計３０１を介して直流電源３０２を接続する。そし
て、直流電圧Ｖ（＝１Ｖ）を印加し、そのときの電流値
Ｉ［Ａ］を読み取る。この印加電圧値Ｖ［Ｖ］及び電流
値Ｉ［Ａ］の測定値と、各種寸法Ｌ１［ｃｍ］、Ｌ２
［ｃｍ］及びＷ［ｃｍ］の測定値とを用いて、次式によ
り現像ローラ４０２の弾性層４０２ｂの体積抵抗率ρｖ
を求める。

【００５６】

【数６】ρｖ＝（Ｖ／Ｉ）・（Ｌ１×Ｗ）／Ｌ２

【００５７】また、上記現像ローラ４０２のコ−ト層の
厚みは５〜５０μｍの範囲が良好で、５０μｍを越える
コート層の硬度とベース層の硬度差が大きい場合で応力
が発生した時にひび割れ等の不具合が生じやすくなる。
また５μｍを下回ると表面磨耗が進むとベース層の露出
が発生してトナーが付着しやすくなる。

【００５８】上記現像剤１２を構成するトナー１０は、
ポリエステル、ポリオ−ル、スチレンアクリル等の樹脂
に帯電制御剤（ＣＣＡ）及び色剤を混合したものであ
り、その周りにシリカ、酸化チタン等の外添剤を添加す
ることで流動性を高めている。添加剤の粒径は通常０．
１〜１．５μmの範囲である。色剤としてはカーボンブ
ラック、フタロシアニンブルー、キナクリドン、カーミ
ン等を挙げることができる。トナー１０は更に場合によ
ってはワックス等を分散混合させた母体トナーに上記種
類の添加剤を外添しているものも使用することができ
る。トナー１０の体積平均粒径は３〜１２μｍの範囲が
好適である。本実施形態で用いたトナー7の体積平均粒
径は７μｍであり、１２００ｄｐｉ以上の高解像度の画
像にも十分対応することが可能である。また、本実施形
態では、帯電極性が負極性のトナー１０を使用している
が、感光体１の帯電極性などに応じて帯電極性が正極性
のトナーを使用してもよい。

【００５９】上記磁性粒子１１は金属もしくは樹脂をコ
アとしてフェライト等の磁性材料を含有し、表層はシリ
コン樹脂等で被覆されたものである。磁性粒子１１の粒
径は２０〜５０μｍの範囲が好適である。また、磁性粒
子１１の抵抗は、ダイナミック抵抗ＤＲで１０^３Ω以下
が好ましい。ここで、上記磁性粒子１１のダイナミック
抵抗ＤＲの測定は、図９に示す測定システムを用いて次
のように行った。まず、接地した台座２００の上方に、
固定磁石を所定位置に内蔵した直径φ２０ｍｍの回転可
能なスリーブ２０１をセットする。このスリーブ２０１
の表面には、幅Ｗ＝６５ｍｍ及び長さＬ＝０．５〜１ｍ
ｍの対向面積を有する対向電極（ドクタ）２０２を、ギ
ャップｇ＝０．９ｍｍで対向させる。次に、スリーブ２
０１を回転速度６００ｒｐｍ（線速６２８ｍｍ／ｓｅ
ｃ）で回転駆動し始める。そして、回転しているスリー
ブ２０１上に測定対象の磁性粒子を所定量（１４ｇ）だ
け担持させ、該スリーブ２０１の回転により該磁性粒子
を１０分間攪拌する。次に、スリーブ２０１に電圧を印
加しない状態で、スリーブ２０１と対向電極２０２との
間を流れる電流Ｉoff［Ａ］を電流計２０３で測定す
る。次に、直流電源２０４からスリーブ２０１に耐圧上
限レベル（高抵抗シリコンコートキャリアでは４００Ｖ
から鉄粉キャリアでは数Ｖ）の印加電圧Ｅ［Ｖ］を５分
間印加する。本実施形態では２００Ｖを印加した。そし
て、電圧Ｅを印加した状態でスリーブ２０１と対向電極
２０２との間を流れる電流Ｉon［Ａ］を電流計２０３で
測定する。これらの測定結果から、次式を用いてダイナ
ミック抵抗ＤＲ［Ω］を算出する。

【００６０】

【数７】ＤＲ＝Ｅ／（Ｉon−Ｉoff）

【００６１】上記磁気ブラシローラ４０３は、複数の磁
極を有する磁石部材４０７を内蔵した非磁性の回転可能
なスリーブ４０８で構成されている。磁石部材４０７は
固定配置され、現像剤１２がスリーブ４０８上の所定箇
所を通過するときに磁力が作用するようになっている。
本実施形態で用いたスリーブ４０８は、直径がφ１８ｍ
ｍであり、表面粗さＲｚ（十点平均粗さ）が１０〜２０
μｍの範囲に入るようにサンドブラスト処理されてい
る。

【００６２】磁気ブラシローラ４０３に内蔵された磁石
部材４０７は、規制ブレード４０６による規制箇所から
磁気ブラシローラ４０３の回転方向にＮ極（Ｎ１）、Ｓ
極（Ｓ１）、Ｎ極（Ｎ２）、Ｓ極（Ｓ２）、Ｓ極（Ｓ
３）の５つの磁極を有する。なお、磁石部材４０７の磁
極の配置は、図７の構成に限定されるものではなく、磁
気ブラシローラ４０３の周囲の規制ブレード４０６等の
配置に応じて他の配置に設定してもよい。例えば図１０
に示すように、規制ブレード４０６による規制箇所から
磁気ブラシローラ４０３の回転方向にＮ極（Ｎ１）、Ｓ
極（Ｓ１）、Ｎ極（Ｎ２）、Ｓ極（Ｓ２）の４つの磁極
を配置してもよい。また、図７の現像装置の例では磁石
部材４０７を固定配置しスリーブ４０８を回転駆動する
ように構成したが、スリーブ４０８を固定配置しその内
側のローラ状の磁石部材を回転させるように構成しても
よい。

【００６３】上記磁石部材４０７の磁力により、スリー
ブ４０８上にトナー１０及び磁性粒子１１からなる現像
剤１３がブラシ状に担持される。そして、磁気ブラシロ
ーラ４０３上の磁気ブラシ中のトナー１０は、磁性粒子
１１と混合されることで規定の帯電量を得る。この磁気
ブラシローラ４０３上のトナーの帯電量としては、−１
０〜−４０［μＣ／ｇ］の範囲が好適である。

【００６４】上記現像ローラ４０２は、磁気ブラシロー
ラ４０３内の磁極Ｎ２に隣接するトナー供給領域Ａ２で
磁気ブラシローラ４上の磁気ブラシと接触するようにし
て対向するとともに、現像領域Ａ１で感光体１に対向す
るように配設されている。また、本実施形態では規制ブ
レード４０６と磁気ブラシローラ４０３の間の最近接部
における間隔が５００μｍに設定され、また規制ブレー
ド４０６に対向した磁石部材４０７の磁極Ｎ１を、規制
ブレード４０６との対向位置よりも磁気ブラシローラ４
０３の回転方向上流側に数度傾斜して位置している。こ
れにより、ケーシング４０１内における現像剤１２の循
環流を容易に形成することができる。

【００６５】上記規制ブレード４０６は、磁気ブラシロ
ーラ４０３との対向部で磁気ブラシローラ４上に形成さ
れた現像剤１２の量を規制するように磁気ブラシと接触
し、所定量の現像剤がトナー供給領域に搬送されるよう
にするとともに、現像剤１２中のトナー１０と磁性粒子
１１との摩擦帯電を促進させている。

【００６６】また、現像ローラ４０２及び磁気ブラシロ
ーラ４０３はそれぞれ、図示しない回転駆動装置により
図８の矢印ｂ方向及びｃ方向に回転駆動され、トナー供
給領域Ａ２では両ローラの表面が互いに逆方向に移動す
るようになっている。本実施形態では、感光体１の線速
２００ｍｍ／ｓに対し、現像ローラ４０２を線速３００
ｍｍ／ｓで回転駆動している。また、トナー供給領域Ａ
２における現像ローラ４０２と磁気ブラシローラ40３の
スリーブとのギャップは０．６ｍｍに設定した。

【００６７】また、現像ローラ４０２の軸部には、現像
領域Ａ１に現像電界を形成するための現像バイアスＶｂ
を印加する電源４０９が接続されている。また、磁気ブ
ラシローラ４０３のスリーブ４０８には、トナー供給領
域Ａ２にトナー供給用電界を形成するためのトナー供給
バイアスＶsupを印加する電源４１０が接続されてい
る。

【００６８】次に、上記構成の現像装置４の動作を説明
する。ケーシング４０１内に収容された現像剤１２は、
トナー１０と磁性粒子１１が混合されたものであり、攪
拌・搬送部材４０４，４０５や磁気ブラシローラ４０３
のスリーブ４０８の回転力、磁石部材４０７の磁力によ
って攪拌され、そのときに、トナー１０に磁性粒子１１
との摩擦帯電により電荷が付与される。

【００６９】一方、磁気ブラシローラ４０３上に担持さ
れた現像剤１２は規制ブレード４０６によって規制さ
れ、現像剤１２の一定量がトナー供給バイアスで形成さ
れた電界等により、現像ローラ４０２に転移し、残りは
ケーシング４０１内に戻される。

【００７０】上記トナー供給領域Ａ２では、磁気ブラシ
中のトナーが分離されて現像ローラ４０２に転移し、薄
層状のトナー１０が担持される。そして、現像ローラ４
０２上に担持された薄層状のトナー１０は、該ローラ４
０２の回転により現像領域Ａ１に搬送される。そして、
上記現像バイアスで形成された現像電界により、感光体
１上の静電潜像に選択的に付着し、該静電潜像が現像さ
れる。

【００７１】次に、本実施形態の現像装置における現像
ローラ４０２へのトナー供給条件と、ベタ画像の残像に
よる低コントラスト画像における濃度差との関係を測定
した複数の実験結果を、より具体的な実施例として説明
する。ベタ画像の残像の評価には、図１１に示すような
ベタ画像３００ａを部分的に有する画像３００とその後
ろ側に低コントラスト画像３０１とを有する元画像を用
いた。

【００７２】〔実施例１〕本実施例では、体積平均粒径
が７μｍのトナー１０を用い、体積平均粒径が５０μｍ
でダイナミック抵抗ＤＲが１０^８Ωのシリコンコートの
磁性粒子１１を用いた。また、現像剤１２中トナー濃度
ＴＣは５ｗｔ％であった。このときのトナーの被覆率
（前述の数２の定義式参照）を計算すると、３６．７％
であった。なお、この計算においては、トナーの真比重
ρ_Ｔを１．１５とし、磁性粒子の真比重ρ_Ｃを５．２と
した。また、トナー供給領域Ａ２における磁性ブラシロ
ーラ４０３の現像ローラ４０２に対する線速比αＳｕは
２であり、トナー供給ポテンシャルΔＶsupは３５０Ｖ
であった。このトナー供給ポテンシャルΔＶsupは、現
像バイアスＶｂとトナー供給バイアスＶsupとを用いて
次式で算出したものである。

【数８】ΔＶsup＝Ｖｂ−Ｖsup

【００７３】画像形成条件は、帯電電位ＶＤ＝−４５０
Ｖ、露光後電位ＶＬ＝−６０Ｖ、現像バイアスＶｂ＝−
３１０Ｖであり、現像ポテンシャル（ＶＬ−Ｖｂ）を２
５０Ｖに設定している。上記トナー供給ポテンシャルΔ
Ｖsupは、現像ポテンシャルの１．６倍となっている。

【００７４】以上の条件で上記元画像の潜像形成及び現
像を行ったところ、未現像時にも変化の少ない安定した
トナー薄層を現像ローラ４０２に形成することができ、
上記ベタ画像直後の低コントラスト画像にネガ残像の発
生しない均一な画像が得られた。

【００７５】ここで、比較例として、トナー供給ポテン
シャルΔＶsupを４００Ｖしてみたところ、前述の図１
６に示すように、該ベタ画像３００ａの後ろ側に位置す
る部分３０１ａの現像濃度が低下したネガ残像（ゴース
ト）が生じ、該低コントラスト画像のその他の部分３０
１ｂとの間に濃度差が生じた。この低コントラスト画像
の２つの部分３０１ａ，３０１ｂに対して計算した残像
率（前述の数１の定義式参照）を計算すると、−２％よ
りもマイナス側に大きな値となっていた。

【００７６】なお、前述のトナーの被覆率Ｔｎの定義式
からわかるように、トナー被覆率Ｔｎはトナー濃度ＴＣ
で変化する。例えば、トナー濃度ＴＣが５ｗｔ％、５．
５ｗｔ％及び６ｗｔ％に対して、トナーの被覆率Ｔｎは
それぞれ３．６７％、４０．６％及び４４．５％とな
る。この３種類の条件で画像を比較したところ５ｗｔ％
以上すなわち被覆率が３６％以上の場合、上記ネガ残像
のない均一な画像が得られることを確認することができ
た。一方、トナー濃度ＴＣが５ｗｔ％より小さいときは
ベタ画像の現像によるトナー消費直後の低コントラスト
画像の濃度が低くなった。

【００７７】また、トナーの被覆率Ｔｎは、トナーの粒
径等によっても変化する。ここで、トナーの体積平均粒
径が７μm、６μｍ及び５μｍの場合について、トナー
による磁性粒子の被覆率Ｔｎが４０％となる下限トナー
濃度ＴＣminを計算すると、図１２のようになる。本実
施例の７μｍ径のトナーでは上記ＴＣminが５．５ｗｔ
％であったのが、６μｍ径のトナーでは４．６ｗｔ％、
５μｍ径のトナーにいたっては３．８ｗｔ％が下限とな
る。このようにトナー粒径を小さくすることで被覆率Ｔ
ｎを維持しつつ、トナーＴＣを下げることが可能とな
り、トナー飛散等の悪影響が抑えることが可能となる。
各トナーについて被覆率が上記３６％を下回ったとき
は、ベタ消費直後の現像能力が低減するためにネガ残像
が発生してしまい、画像品質が劣化したものとなる。

【００７８】〔実施例２〕本実施例では、トナー供給ポ
テンシャルΔＶsupを１５０Ｖ以下にするとともに、磁
気ブラシローラ４０３のスリーブの現像ローラ４０２に
対する線速比を２．５以上に設定した。本実施形態の現
像装置は、磁気ブラシローラ４０３のスリーブに現像ロ
ーラ４０２を非接触で配設させたものであり、現像ロー
ラ４０２に対する部材の当接は一切な無い。そして、現
像ローラ４０２と磁気ブラシローラ４０３との間には、
両ローラに印加したバイアス電圧による電位差（トナー
補給ポテンシャル）で電界が形成される。トナー供給ポ
テンシャルΔＶsupを１５０Ｖ以下にしないと、未現像
状態で現像ローラ４０２を作動させると現像ローラ４０
２上のトナー付着量が増加してしまう。その場合、必然
的にベタ消費後の現像ローラ３へのトナー供給能力は低
下するので、それを補うために、現像ローラ４０２に対
する磁気ブラシローラ４０３のスリーブの線速比を高め
ることが有効である。

【００７９】本実施例では、体積平均粒径が７μｍのト
ナー１０を用い、体積平均粒径が５０μｍでダイナミッ
ク抵抗ＤＲが１０^８Ωのシリコンコートの磁性粒子１１
を用いた。また、現像剤１２中トナー濃度ＴＣは５ｗｔ
％であった。そして、同一条件で、上記線速比αＳｕの
みを変化させた場合の上記ネガ残像の発生状態を残像率
で比較したところ、図１３に示すように、線速比αＳｕ
>２.５のときに残像率が±２％の範囲内に入り、問題の
無いレベルであった。

【００８０】〔実施例３〕上記実施例２で述べたよう
に、磁気ブラシローラ４０３による未現像時の現像ロー
ラ３への付着量を安定化する条件を設定した場合に、必
然的にベタ消費後の現像ローラ３へのトナー供給能力は
低下する。その場合のトナー供給を補填するために、本
実施例では、磁気ブラシローラ４０３上の現像剤１２中
の磁性粒子のダイナミック抵抗ＤＲは、１０^３Ω以下の
１０Ωである。このダイナミック抵抗ＤＲの測定方法は
前述のとおりであるが、印加電圧は数Ｖのレベルに設定
した。また、本実施例では、体積平均粒径が７μｍのト
ナー１０を用い、体積平均粒径が５０μｍの磁性粒子１
１を用いた。また、現像剤１２中トナー濃度ＴＣは５ｗ
ｔ％であった。また、現像ローラ４０２に対する磁気ブ
ラシローラ４０３のスリーブの線速比は２に設定した。

【００８１】図１４は、本実施例の条件下で磁性粒子１
１のダイナミック抵抗ＤＲの違いによる現像ローラ４０
２へのトナー付着量の時間変化を測定した結果を示して
いる。この結果からわかるように、ダイナミック抵抗Ｄ
Ｒが１０^８Ωの磁性粒子を用いた場合に比較して、本実
施例のようにダイナミック抵抗ＤＲが１０Ωの磁性粒子
を用いた方がトナー付着量の立ち上がりが早く、トナー
供給性が安定している。

【００８２】〔実施例４〜実施例６〕本実施例では、現
像ローラ４０２に対する磁気ブラシローラ４０３のスリ
ーブの線速比、トナー供給ポテンシャルΔＶsup、及び
トナーによる磁性粒子の被覆率Ｔｎが異なる条件下で、
現像ローラ４０２の回転数とトナー付着量との関係を測
定した。表１に、各実施例４〜６と比較例１及び２にお
ける条件を示す。

【００８３】表２及び図１５は、上記各条件下で現像ロ
ーラ４０２の回転数とトナー付着量との関係を測定した
結果である。表２におけるトナー付着量の目標値は０．
５５ｍｇ／ｃｍ^２とした。この結果から、上記ベタ画像
直後の低コンストラスト画像に残像による濃度差が生じ
ないための条件として、次の条件を挙げることができ
る。 （１）現像ローラ４０２に対する磁気ブラシローラ４０
３のスリーブの線速比を×２．５以上にする。 （２）トナー供給ポテンシャルを７０Ｖ以上にする。 （３）トナーによる磁性粒子の被覆率Ｔｎを３６％以上
にする。

【００８４】また、以上の結果により、現像ローラ４０
２の１回転目におけるトナー付着量（トナー担持量）が
目標量の−３０〜＋３０％の範囲に入るように、トナー
供給条件を設定してもよいことがわかる。また、現像ロ
ーラ４０２の１回転目におけるトナー付着量（トナー担
持量）が０．３５〜０．７［ｍｇ／ｃｍ^２］になるよう
に、トナー供給条件を設定してもよい。更に、現像ロー
ラ４０２の１回転目におけるトナー付着量（トナー担持
量）を基準にしたときの、２回転目以降の現像ローラ上
のトナー付着量の増加比率が＋７０％以下になるよう
に、トナー供給条件を設定することが好ましい。

【００８５】なお、上記実施形態では、感光体上に形成
したトナー像を転写紙に直接転写する場合について説明
したが、本発明は、感光体上のトナー像を一旦中間転写
体に転写し、その後、該中間転写体上のトナー像を転写
紙に転写する画像形成装置及びそれに用いる現像装置に
も適用できるものである。例えば、一つの感光体上に各
色ごとのトナー像を順次形成し、該感光体上の各色トナ
ー像を一次転写装置で中間転写体としての中間転写ベル
トに重ね合わせて転写し、該中間転写ベルト上の重ねト
ナー像を２次転写装置で転写紙に一括転写するカラー画
像形成装置及び該装置に用いる現像装置にも適用するこ
とができる。また例えば、中間転写体としての中間転写
ベルトの直線状の移動経路部分に沿って感光体を含む画
像形成ユニットを複数組並べて配置し、各画像形成ユニ
ットの感光体上に互いに異なる色のトナー像を形成し、
各感光体上のトナー像を一次転写装置で該中間転写ベル
ト上に重ね合わせて転写し、該中間転写ベルト上の重ね
トナー像を２次転写装置で転写紙に一括転写するタンデ
ム型のカラー画像形成装置及び該装置に用いる現像装置
にも適用することができる。

【００８６】また、上記実施形態では、プリンタ及びそ
れに用いる現像装置の場合について説明したが、本発明
は、複写機やＦＡＸなど他の画像形成装置及びそれに用
いる現像装置にも適用できるものである。

【００８７】

【発明の効果】請求項１乃至１３の発明によれば、トナ
ー担持体上のトナーを摩擦帯電するための接触部材を設
ける必要がないので、トナー担持体上のトナーフィルミ
ングや、トナー担持体及び接触部材の摩耗による現像特
性の経時的な変化などの問題がない。しかも、ベタ画像
を部分的に有する画像に続いて画像濃度が均一な低コン
トラスト画像を現像する場合でも、該低コントラスト画
像における濃度ムラのない高品質のトナー像を形成する
ことができるという効果がある。

【００８８】特に、請求項４及び５の発明によれば、２
値プロセスでベタ画像に続いて低コントラスト画像を形
成した場合において、該ベタ画像に起因する濃度ムラを
防止できるとともに、該低コントラスト画像を構成する
各トナー付着画素（ドット）の径及び画像濃度を均一に
することができるという効果がある。

【００８９】また特に、請求項１０の発明によれば、未
現像状態が続いたときでも、上記トナー担持体上の過剰
なトナー担持を抑え、上記低コントラスト画像における
濃度ムラの発生を防止することができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るプリンタの概略構成
図。

【図２】同プリンタに用いることができるプロセスユニ
ットの部分斜視図

【図３】感光体の感光層の断面図。

【図４】感光体上での露光量分布の説明図。

【図５】露光量と感光体の表面電位との関係を示すグラ
フ。

【図６】現像特性におけるγ曲線（現像ポテンシャルに
対する現像量）のグラフ。

【図７】同プリンタに用いる現像装置の概略構成図

【図８】（ａ）及び（ｂ）は、現像ローラの表面部の体
積抵抗率測定システムの説明図。

【図９】現像剤の磁性粒子のダイナミック抵抗測定シス
テムの説明図。

【図１０】変形例に係る現像装置の概略構成図。

【図１１】残像の評価に用いた元画像の説明図。

【図１２】トナー粒径と、磁性粒子の被覆率を４０％に
するためのトナー濃度との関係を示すグラフ。

【図１３】現像ローラに対する磁気ブラシローラのスリ
ーブの線速比と、残像率との関係を示すグラフ。

【図１４】現像ローラの回転に伴って変化する、現像ロ
ーラ上のトナー付着量の時間変化を示すグラフ。

【図１５】現像ローラの回転数と、現像ローラ上のトナ
ー付着量との関係を示すグラフ。

【図１６】ベタ画像直後の低コントラスト画像に発生し
たネガ残像の説明図。

【図１７】トナー担持体の回転数とトナー担持体上のト
ナー担持量との関係を示すグラフ。

【符号の説明】

１ 感光体 ２ 帯電装置 ３ 露光装置 ４ 現像装置 ５ 転写装置 ６ クリーニング装置 １０ トナー １１ 磁性粒子 １２ 二成分現像剤 ２０ 転写紙 ５０ 画像形成プロセスユニット ４０１ ケーシング ４０２ 現像ローラ（トナー担持体） ４０３ 磁気ブラシローラ（トナー供給部材） ４０４，４０５ 攪拌・搬送部材 ４０６ 規制ブレード ４０７ 磁石部材 ４０８ スリーブ ４０９ 電源（現像バイアス用） ４１０ 電源（トナー供給バイアス用） Ａ１ 現像領域 Ａ２ トナー供給領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｇ 15/06 １０１ Ｇ０３Ｇ 15/09 Ｚ 15/09 15/08 ５０７Ｅ ５０７Ｘ (72)発明者 程島 隆 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2H005 EA01 EA07 EA10 FA02 2H031 AC03 AC30 AC33 AD03 BA05 BA09 BB05 CA01 CA13 EA03 2H073 AA01 BA01 BA13 BA21 BA25 BA41 BA45 CA03 2H077 AC04 AC05 AD06 AD13 AD17 AD35 AE06 BA02 BA03 BA09 DB08 EA01

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】無端移動可能な表面にトナーを担持し潜像
   担持体に対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、
   トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持して該ト
   ナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成
   分現像剤よりトナーのみを該トナー担持体に供給するト
   ナー供給部材とを備えた現像装置において、 該トナー担持体のトナーを担持していない表面が該トナ
   ー供給領域を１回通過したときに、該トナー担持体表面
   における単位面積当たりの最大担持量のトナーを該トナ
   ー担持体表面に供給して担持させるように、該トナー供
   給部材によるトナー供給条件を設定したことを特徴とす
   る現像装置。
2. 【請求項２】無端移動可能な表面にトナーを担持し潜像
   担持体に対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、
   トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持して該ト
   ナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成
   分現像剤よりトナーのみを該トナー担持体に供給するト
   ナー供給部材とを備えた現像装置において、 該トナー担持体のトナーを担持していない表面が該トナ
   ー供給領域を１回通過したときに、該トナー担持体表面
   における単位面積当たりのトナー担持量が目標量の−３
   ０〜＋３０％の範囲に入るように、該トナー供給部材に
   よるトナー供給条件を設定したことを特徴とする現像装
   置。
3. 【請求項３】無端移動可能な表面にトナーを担持し潜像
   担持体に対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、
   トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持して該ト
   ナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成
   分現像剤よりトナーのみを該トナー担持体に供給するト
   ナー供給部材とを備えた現像装置において、 該トナー担持体のトナーを担持していない表面が該トナ
   ー供給領域を１回通過したときに、該トナー担持体表面
   における単位面積当たりのトナー担持量が０．３５〜
   ０．７［ｍｇ／ｃｍ^２］になるように、該トナー供給部
   材によるトナー供給条件を設定したことを特徴とする現
   像装置。
4. 【請求項４】画像を構成する画素のうちのトナーを付着
   させるトナー付着画素の単位面積当たりの密度により該
   画像の階調を表現するように潜像担持体に形成された潜
   像の該トナー付着画素を現像する請求項１、２又は３の
   現像装置であって、 上記トナー担持体におけるトナーの単位面積当たりの最
   大担持量を、上記潜像担持体の潜像に吸引されて付着し
   得る単位面積当たりの最大トナー付着量よりも小さくし
   たことを特徴とする現像装置。
5. 【請求項５】画像を構成する画素のうちのトナーを付着
   させるトナー付着画素の単位面積当たりの密度により該
   画像の階調を表現するように潜像担持体に形成された潜
   像の該トナー付着画素を現像する請求項１、２又は３の
   現像装置であって、 上記潜像担持体に形成された潜像のトナー付着画素が上
   記現像領域を通過しているときに上記トナー担持体上の
   トナーのうち該トナー付着画素に対向している部分のト
   ナーが全て該トナー付着画素の現像に用いられるよう
   に、現像条件を設定したことを特徴とする現像装置。
6. 【請求項６】無端移動可能な表面にトナーを担持し潜像
   担持体に対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、
   トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持して該ト
   ナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成
   分現像剤よりトナーのみを該トナー担持体に供給するト
   ナー供給部材とを備えた現像装置において、 該トナー担持体のトナーを担持していない表面が該トナ
   ー供給領域を１回通過したときの該表面における単位面
   積当たりのトナー担持量が、上記潜像担持体の潜像に吸
   引されて付着し得る単位面積当たりの最大トナー付着量
   よりも多くなるように、該トナー供給部材によるトナー
   供給条件を設定したことを特徴とする現像装置。
7. 【請求項７】無端移動可能な表面にトナーを担持し潜像
   担持体に対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、
   トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持して該ト
   ナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成
   分現像剤よりトナーのみを該トナー担持体に供給するト
   ナー供給部材とを備えた現像装置において、 上記トナー供給部材として、磁石部材を内蔵した回転可
   能なスリーブを用い、 上記トナー供給領域における上記トナー担持体の表面移
   動方向と該スリーブの表面移動方向とを逆方向にし、 上記二成分現像剤の磁性粒子のダイナミック抵抗が１０
   ^８Ω以下であり、上記トナー担持体に印加する現像バイ
   アスと上記トナー供給部材に印加するトナー供給バイア
   スとの電位差が７０Ｖ以上であり、該トナー担持体に対
   する該スリーブの線速比が２倍以上である条件下で、 上記トナー供給部材上に形成される二成分現像剤からな
   る磁気ブラシにおけるトナーによる磁性粒子の被覆率
   を、３６％以上に設定したことを特徴とする現像装置。
8. 【請求項８】無端移動可能な表面にトナーを担持し潜像
   担持体に対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、
   トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持して該ト
   ナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成
   分現像剤よりトナーのみを該トナー担持体に供給するト
   ナー供給部材とを備えた現像装置において、 上記トナー供給部材として、磁石部材を内蔵した回転可
   能なスリーブを用い、 上記トナー供給領域における上記トナー担持体の表面移
   動方向と該スリーブの表面移動方向とを逆方向にし、 上記二成分現像剤のトナー濃度が５ｗｔ％以上であり、
   該二成分現像剤の磁性粒子のダイナミック抵抗が１０^８
   Ω以下であり、上記トナー担持体に印加する現像バイア
   スと上記トナー供給部材に印加するトナー供給バイアス
   との電位差が７０Ｖ以上である条件下で、 該トナー担持体に対する該スリーブの線速比を、２．５
   倍以上に設定したことを特徴とする現像装置。
9. 【請求項９】無端移動可能な表面にトナーを担持し潜像
   担持体に対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、
   トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持して該ト
   ナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成
   分現像剤よりトナーのみを該トナー担持体に供給するト
   ナー供給部材とを備えた現像装置において、 上記トナー供給部材として、磁石部材を内蔵した回転可
   能なスリーブを用い、 上記トナー供給領域における上記トナー担持体の表面移
   動方向と該スリーブの表面移動方向とを逆方向にし、 上記二成分現像剤のトナー濃度が５ｗｔ％以上であり、
   上記トナー担持体に印加する現像バイアスと上記トナー
   供給部材に印加するトナー供給バイアスとの電位差が７
   ０Ｖ以上であり、該トナー担持体に対する該スリーブの
   線速比が２倍以上である条件下で、 該トナー供給部材に担持される二成分現像剤中の磁性粒
   子のダイナミック抵抗を、１０^３Ω以下に設定したこと
   を特徴とする現像装置。
10. 【請求項１０】請求項７、８又は９の現像装置におい
    て、 上記現像バイアスと上記トナー供給バイアスとの電位差
    の絶対値を、１５０Ｖ以下に設定したことを特徴とする
    現像装置。
11. 【請求項１１】潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形
    成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像し
    てトナー像とする現像装置と、該潜像担持体上の該トナ
    ー像を転写材に転写する転写手段とを備えた画像形成装
    置であって、 該現像装置として、請求項１、２、３、４、５、６、
    ７、８、９又は１０の現像装置を用いたことを特徴とす
    る画像形成装置。
12. 【請求項１２】潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形
    成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像し
    てトナー像とする現像装置と、該潜像担持体上のトナー
    像が転写される中間転写体と、該潜像担持体上のトナー
    像を該中間転写体に転写する１次転写装置と、該中間転
    写体上のトナー像を転写材に転写する２次転写装置とを
    備えた画像形成装置であって、 該現像装置として、請求項１、２、３、４、５、６、
    ７、８、９又は１０の現像装置を用いたことを特徴とす
    る画像形成装置。
13. 【請求項１３】潜像担持体と、該潜像担持体の表面を一
    様帯電する帯電装置と、該潜像担持体上の潜像を現像し
    てトナー像とする現像装置とを、画像形成装置に対して
    着脱可能に一体構造物として構成した画像形成プロセス
    ユニットであって、 該現像装置として、請求項１、２、３、４、５、６、
    ７、８、９又は１０の現像装置を用いたことを特徴とす
    る画像形成プロセスユニット。